SHA-512

SHA-512 to kryptograficzna funkcja skrótu należąca do rodziny SHA-2 (Secure Hash Algorithm 2). Jej zadaniem jest przekształcenie danych o dowolnej długości w unikalny, stałej długości ciąg znaków — tzw. hash lub wartość skrótu.

SHA-512 generuje skrót o długości 512 bitów, czyli 64 bajtów. W zapisie szesnastkowym odpowiada to 128 znakom.

Funkcja SHA-512 jest wykorzystywana przede wszystkim do sprawdzania integralności danych, tworzenia podpisów kryptograficznych, uwierzytelniania, przechowywania i weryfikacji danych oraz jako element bardziej złożonych mechanizmów kryptograficznych, takich jak HMAC.

Jak działa SHA-512?

SHA-512 przyjmuje dane wejściowe o praktycznie dowolnej długości. Może to być tekst, plik, komunikat, dane transakcji albo dowolny ciąg bajtów.

Następnie algorytm przetwarza te dane i zwraca jeden skrót o stałej długości:

dane wejściowe → SHA-512 → 512-bitowy hash

Niezależnie od tego, czy przetwarzam kilka znaków, czy bardzo duży plik, wynik SHA-512 zawsze ma tę samą długość.

Przykładowo:

„Bitcoin” → SHA-512 → 128 znaków szesnastkowych

Zmiana nawet jednego znaku w danych wejściowych powinna spowodować całkowicie inną wartość skrótu.

Ta właściwość jest określana jako efekt lawinowy.

512 bitów – co to oznacza?

Nazwa SHA-512 pochodzi od długości generowanego skrótu.

512 bitów = 64 bajty = 128 znaków szesnastkowych.

Dla porównania:

SHA-512 generuje więc znacznie dłuższy skrót niż SHA-256.

Nie oznacza to jednak automatycznie, że w każdym zastosowaniu jest „lepszy”. Wybór funkcji hashującej zależy od konkretnego zastosowania, wymagań bezpieczeństwa oraz wydajności.

SHA-512 a SHA-256

SHA-256 i SHA-512 należą do tej samej rodziny SHA-2, ale generują skróty o różnej długości.

SHA-256:

256 bitów → 64 znaki hex

SHA-512:

512 bitów → 128 znaków hex

Oba algorytmy są współcześnie szeroko wykorzystywane w kryptografii.

SHA-512 oferuje większą przestrzeń możliwych wyników, ale w praktycznych zastosowaniach bezpieczeństwo nie sprowadza się wyłącznie do długości skrótu. Znaczenie ma również konstrukcja algorytmu, sposób jego wykorzystania oraz odporność całego systemu.

Warto również pamiętać, że SHA-512 nie jest następcą SHA-256 w takim sensie, że należy zawsze zastępować jeden drugim. Oba mają swoje zastosowania.

SHA-512 nie jest szyfrowaniem

To jedna z najważniejszych rzeczy, które należy zapamiętać.

SHA-512 nie szyfruje danych.

Szyfrowanie jest procesem odwracalnym — posiadając odpowiedni klucz, można odzyskać oryginalną wiadomość.

Funkcja hashująca działa inaczej.

Przyjmuje dane i tworzy ich skrót:

dane → SHA-512 → hash

Nie istnieje normalna operacja:

hash → SHA-512 → oryginalne dane

SHA-512 jest więc funkcją jednokierunkową, a nie algorytmem szyfrującym.

Efekt lawinowy

Jedną z najważniejszych właściwości SHA-512 jest efekt lawinowy.

Oznacza on, że nawet niewielka zmiana danych wejściowych powinna powodować bardzo dużą zmianę wyniku.

Przykładowo:

„BlogPrezesa”

oraz:

„BlogPrezesa!”

różnią się tylko jednym znakiem.

Mimo to ich skróty SHA-512 będą całkowicie różne.

Dzięki temu można wykrywać nawet niewielkie zmiany w danych.

SHA-512 i integralność plików

Jednym z praktycznych zastosowań SHA-512 jest sprawdzanie integralności plików.

Załóżmy, że pobieram duży plik i jego autor udostępnia również wartość SHA-512.

Po pobraniu mogę samodzielnie obliczyć hash pobranego pliku.

Jeżeli:

SHA-512 pobranego pliku = SHA-512 opublikowany przez autora

mam bardzo mocną przesłankę, że plik nie został zmieniony.

Jeżeli wartości się różnią, oznacza to, że zawartość pliku jest inna.

Samo porównanie hashy nie mówi jednak, dlaczego wartości się różnią. Plik mógł zostać uszkodzony, zmieniony albo mogła zostać pobrana inna wersja.

SHA-512 w HMAC

SHA-512 może być wykorzystywany jako funkcja hashująca wewnątrz mechanizmu HMAC.

Wtedy otrzymujemy:

HMAC-SHA512

Jest to mechanizm uwierzytelniania wiadomości wykorzystujący SHA-512 oraz tajny klucz.

Schemat można uprościć do:

wiadomość + tajny klucz → HMAC-SHA512 → podpis

W tym przypadku SHA-512 nie działa samodzielnie. Jest częścią konstrukcji HMAC.

Ma to duże znaczenie w systemach API, ponieważ pozwala serwerowi sprawdzić, czy żądanie zostało wygenerowane przez stronę posiadającą właściwy tajny klucz i czy dane żądania nie zostały zmienione.

SHA-512 w API giełd kryptowalutowych

Trader może spotkać SHA-512 przede wszystkim podczas korzystania z API giełd kryptowalutowych.

Niektóre giełdy wykorzystują HMAC-SHA512 do podpisywania prywatnych żądań API.

Przykładowo aplikacja może posiadać:

• API Key,
• Secret Key,
• parametry żądania,
• timestamp lub nonce.

Na tej podstawie generowany jest podpis HMAC-SHA512.

Giełda może następnie samodzielnie obliczyć oczekiwany podpis i porównać go z podpisem przesłanym przez aplikację.

Jeżeli wartości się zgadzają, żądanie może zostać zaakceptowane.

Dlatego SHA-512 może być elementem infrastruktury znajdującej się „pod spodem” automatycznego tradingu, mimo że trader nie korzysta z niego bezpośrednio.

SHA-512 a kryptowaluty

SHA-512 jest częścią świata kryptografii, ale nie należy utożsamiać go z algorytmem wykorzystywanym przez Bitcoin.

Bitcoin wykorzystuje przede wszystkim SHA-256 w różnych elementach swojej infrastruktury kryptograficznej.

Nie oznacza to jednak, że SHA-512 nie ma znaczenia dla branży kryptowalut. Jest wykorzystywany w różnych systemach, bibliotekach, protokołach oraz mechanizmach zabezpieczeń.

Szczególnie istotny jest tutaj HMAC-SHA512 oraz inne konstrukcje kryptograficzne wykorzystujące funkcje z rodziny SHA-2.

SHA-512 a hasła

Sam SHA-512 nie powinien być obecnie traktowany jako właściwe rozwiązanie do bezpośredniego przechowywania haseł.

Powód jest prosty: nowoczesne funkcje hashujące są bardzo szybkie.

A szybkość jest zaletą przy sprawdzaniu integralności danych, ale może być wadą przy przechowywaniu haseł. Atakujący może bowiem próbować bardzo dużej liczby potencjalnych haseł.

Do przechowywania haseł stosuje się więc specjalnie zaprojektowane funkcje, takie jak Argon2, scrypt czy bcrypt, które celowo utrudniają masowe próby odgadnięcia hasła.

SHA-512 może być świetnym narzędziem do integralności i kryptografii, ale nie należy po prostu zastępować funkcji do haszowania haseł zwykłym SHA-512.

Czy można odwrócić SHA-512?

W praktyce nie można po prostu „odszyfrować” SHA-512 i odzyskać danych wejściowych.

Nie oznacza to jednak, że każdy hash jest absolutnie niemożliwy do powiązania z oryginalnymi danymi.

Jeżeli znam przewidywany zestaw danych wejściowych, mogę obliczać ich hashe i porównywać wyniki.

Przykładowo, jeżeli ktoś zahashował bardzo proste hasło:

123456

atakujący może obliczyć SHA-512 dla popularnych haseł i sprawdzić, czy któryś wynik pasuje.

Dlatego bezpieczeństwo systemu nie może opierać się wyłącznie na założeniu, że „hash jest nieodwracalny”.

SHA-512 a bezpieczeństwo

Bezpieczeństwo SHA-512 wynika nie tylko z długości 512 bitów, ale również z właściwości konstrukcji algorytmu.

W praktyce oznacza to między innymi odporność na próby znalezienia:

• dwóch różnych danych o tym samym hashu,
• danych odpowiadających konkretnemu hash,
• zmian danych bez wykrycia przez mechanizm oparty na hashach.

W kryptografii rozróżnia się m.in. odporność na kolizje, preimage oraz second preimage.

Dla użytkownika najważniejsza jest jednak praktyczna zasada: SHA-512 jest kryptograficzną funkcją skrótu zaprojektowaną do zastosowań wymagających wysokiego poziomu bezpieczeństwa.

Najważniejsza zasada

SHA-512 nie przewiduje ceny, nie szyfruje danych i nie jest samodzielnym mechanizmem uwierzytelniania.

Jest kryptograficzną funkcją skrótu, która przekształca dane w 512-bitowy skrót.

Najprościej zapamiętać:

SHA-512 = 512-bitowa funkcja hashująca z rodziny SHA-2.

W praktyce można ją spotkać przy sprawdzaniu integralności danych, w kryptografii, systemach bezpieczeństwa, API oraz konstrukcjach takich jak HMAC-SHA512.

Dla tradera najważniejsze jest to, że SHA-512 może działać w tle infrastruktury giełd i aplikacji tradingowych, zapewniając element bezpieczeństwa komunikacji między aplikacją a serwerem.